水化脫膠是利用磷脂等膠溶性雜質(zhì)的親水性,將一定量的熱水或稀堿、食鹽水溶液、磷酸等電解質(zhì)水溶液,在攪拌下加入到一定溫度的毛油中,使其中的膠溶性雜質(zhì)凝聚沉降分離的一種脫膠方式。
在水化脫膠過程中,被分離出不溶的物質(zhì)以磷脂為主,還有與磷脂結(jié)合在一起的蛋白質(zhì)、糖基甘油二酯、粘液質(zhì)和微金屬離子等。
水化脫膠的原理及影響因素
(一)水化脫膠的原理
在水化過程中能被凝聚沉降的物質(zhì)以磷脂為主,磷脂中又以卵磷脂為代表。這種磷脂屬于“雙親媒性分子”,即在其分子結(jié)構(gòu)中,既有疏水的非極性基團(tuán),又有親水的極性基團(tuán)。當(dāng)毛油中含水量很少時(shí),磷脂呈內(nèi)鹽式結(jié)構(gòu),此時(shí)極性很弱,溶于油中,不到臨界溫度,不會凝聚沉降析出。水化時(shí),在毛油當(dāng)中加入熱水之后,磷脂的親水基團(tuán)則投入水相之中,水分子與成鹽的原子團(tuán)結(jié)合,致使分子結(jié)構(gòu)由內(nèi)鹽式轉(zhuǎn)化為水化式。在水化式結(jié)構(gòu)中,磷脂分子中的親水基團(tuán)(游離態(tài)羥基),具有更強(qiáng)的吸水能力,隨吸水量的增加,磷脂由最初極性基團(tuán)傾入水中呈含水膠束,然后轉(zhuǎn)變成有規(guī)則的定向排列。分子中疏水基團(tuán)在油相尾尾相接,親水基團(tuán)伸向水相形成脂質(zhì)雙分子層(又稱液晶形式)。在脂質(zhì)分子層中,水分子進(jìn)入磷脂雙分子層間,并未破壞磷脂的分子結(jié)構(gòu),卻引起磷脂的體積膨脹,發(fā)生水合作用。有時(shí)脂質(zhì)體雙分子層還能自發(fā)膨脹成多層的類似洋蔥狀的封閉球型結(jié)——“多層脂質(zhì)體”。多層脂質(zhì)體的每個(gè)片層都是脂質(zhì)雙分子層結(jié)構(gòu),片層之間和中心部分充滿水相和油相(O/W),若經(jīng)高頻聲波處理,可變成磷脂雙分子層圍成的球狀的單層脂質(zhì)體。
水化后的磷脂和其它膠體物質(zhì),極性基團(tuán)周圍吸引了許多水分子之后,在油脂之中的溶液解度減小。吸水量逐漸增大,膨脹之后,雙分子層或多分子層的片狀和球狀膠體彼此影響,有的甚至開成膠束。小顆粒的膠體在極性力的作用下,相碰后形成絮凝狀膠團(tuán)。同時(shí)水化后的磷脂能吸附油中的其它膠質(zhì),而使其顆粒增大,比重增大,為沉降和離心分離創(chuàng)造條件。
在磷脂中除上述水化磷脂之外,還存在少量的“非水化磷脂”。
“非水化磷脂”即ß——磷脂以及鈣鎂磷脂鹽,具有疏水性,用常規(guī)的水化方法較難除去,這種“非水化磷脂”必須轉(zhuǎn)化成“水化磷脂”才能產(chǎn)生水合作用。生產(chǎn)實(shí)踐中往往事先添加少量磷酸或棕檬酸到油中,使ß——磷脂等在酸的作用下,分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,而成為具有親水性的“水化磷脂”,然后再通過水化方法從油中脫除。
(二)影響水化脫膠的因素。
1.加水量
水的作用:潤濕磷脂分子,使其由內(nèi)鹽式轉(zhuǎn)變成水化式;使磷脂發(fā)生水化作用,改變凝聚臨界溫度;使其他親水膠質(zhì)吸水改變極化度;促使膠粒凝聚和絮凝。
加水量約為磷脂含量的3----3.5倍.
低溫水化(20---300C):W=(0.5—1)X
中溫水化(60---650C):W=(2—3)X
高溫水化(85---950C):W=(3—3.5)X
2.操作溫度
毛油中膠體分散在外界條件影響下,開始凝聚時(shí)的溫度,稱之為膠體分散相的凝聚臨界溫度。
水化脫膠溫度一般與臨界溫度相應(yīng),為了有利于絮凝,操作溫度可稍高于臨界溫度。
3.混合強(qiáng)度與作用時(shí)間
4.電解質(zhì)
電解質(zhì)在脫膠過程中的主要作用有:一是中和膠體分散相質(zhì)點(diǎn)的表面電荷,消除(或降低)質(zhì)點(diǎn)的電位或水合度,促進(jìn)膠質(zhì)點(diǎn)凝聚;二是使鈣,鎂復(fù)鹽式磷脂轉(zhuǎn)變成親水性磷脂;三是明礬水解出的氫氧化鋁 以及生成的脂肪酸鋁,具有較強(qiáng)的吸附能力,除能包絡(luò)膠體質(zhì)點(diǎn)外,還有吸附油中色素等雜質(zhì)的作用;四是鈍化并脫除與膠體分散相結(jié)合在一起的微量金屬離子,有利于精煉油氣味,氧化穩(wěn)定性的提高;五是促使膠粒絮凝緊密,降低絮團(tuán)含油量,加速沉降速度,提高水化得率。
其它因素
進(jìn)油流量,沉降分離溫度也影響脫膠效果,操作中需要注意 間歇式水化脫膠工藝流程